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coating composition

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DE102007010955A1
DE102007010955A1 DE200710010955 DE102007010955A DE102007010955A1 DE 102007010955 A1 DE102007010955 A1 DE 102007010955A1 DE 200710010955 DE200710010955 DE 200710010955 DE 102007010955 A DE102007010955 A DE 102007010955A DE 102007010955 A1 DE102007010955 A1 DE 102007010955A1
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DE
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Application
Patent type
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Withdrawn
Application number
DE200710010955
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Amlung
Peter William Oliveira
Michael Veith
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Leibniz-Institut fur Neue Materialien gGmbH
Original Assignee
Leibniz-Institut fur Neue Materialien gGmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung, insbesondere zur Beschichtung von metallischen oder glasartigen Oberflächen. The present invention relates to a coating composition, particularly for coating metallic or glass-like surfaces.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Beschichtung von metallischen oder glasartigen Oberflächen mit einer glasartigen Schicht. The present invention further relates to a process for coating metallic or glass-like surface with a vitreous layer.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Sol-Gel-Verfahren zur Beschichtung von, insbesondere metallischen oder glasartigen, Oberflächen. The present invention further relates to a sol-gel method of coating, in particular metallic or glass-like surfaces.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Gegenstand, insbesondere aus Metall und/oder Glas, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Beschichtung aus einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung aufweist. The present invention further relates to an article, in particular of metal and / or glass, which is characterized in that it comprises a coating of a coating composition according to the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Beschichtung von Metall- oder Glassubstraten. The present invention further relates to the use of a coating composition according to the invention for the coating of metal or glass substrates.

Description

  • Gebiet der Erfindung Field of the Invention
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung mit antiadhäsiven bzw. tribologischen Eigenschaften, insbesondere zur Beschichtung von metallischen oder glasartigen Oberflächen. The present invention relates to a coating composition having antiadhesive and tribological characteristics, particularly for coating metallic or glass-like surfaces.
  • Stand der Technik State of the art
  • [0002] [0002]
    Die aus dem Stand der Technik bekannten Antihaftbeschichtungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Known from the prior art non-stick coatings can be divided into two groups.
  • [0003] [0003]
    Bei der ersten Gruppe handelt es sich um Doppelschichten, die meistens eine mechanisch und thermisch stabile Grundschicht umfassen. In the first group is bilayers usually comprise a mechanically and thermally stable base layer. Diese Grundschicht kann beispielsweise aus Metalloxiden (z. B. This base layer (for example, metal oxides such. B. WO 2005 044 749 WO 2005 044 749 ; ; EP 1 685 075 EP 1685075 ) aufgebaut sein. ) be constructed. Ferner sind anorganische Sol-Gel-Schichten als Grundschichten beschrieben (z. B. Further, inorganic sol-gel layers are described as base layers (z. B. WO 2005 044 748 WO 2005 044 748 , . EP 1 656 329 EP 1656329 ). ). Auf diese erste Schicht wird dann die eigentliche Antihaftschicht (üblicherwei se mit Fluorsilanen) appliziert (z. B. In this first layer, the actual anti-adhesive layer is then (üblicherwei se with fluorosilanes) is applied (e.g., B. WO 2005 044 748 WO 2005 044 748 ; ; EP 1 656 329 EP 1656329 ). ).
  • [0004] [0004]
    Die zweite Gruppe der aus dem Stand der Technik bekannten Antihaftbeschichtungen besteht aus nur einer Schicht, in der die Antihaft-Komponente direkt in eine Beschichtungsmatrix eingebaut wird. The second group of known from the prior art anti-stick coatings consisting of only one layer, in which the non-stick component is incorporated directly into a coating matrix. Dabei werden überwiegend Fluorsilane verwendet (z. B. Here, predominantly fluorosilanes are used (eg. B. WO 2005 080 465 WO 2005 080 465 , . WO 2002 094 729 WO 2002 094 729 , . WO 2004 106 252 WO 2004 106 252 ). ). Es werden aber auch Metalloxide (z. B. but there are also metal oxides (eg. B. WO 2005 003 218 WO 2005 003 218 ) in einer Silan/Siloxan-Matrix oder oberflächenmodifizierte Feststoffteilchen aus Metalloxiden/Ruß eingesetzt (z. B. ) Used in a silane / siloxane matrix or surface-modified solid particles from metal oxides / carbon black (z. B. WO 2004 110 671 WO 2004 110 671 ). ).
  • [0005] [0005]
    Weitere Methoden sind das Sintern von Pulvern mit entsprechenden Eigenschaften (z. B. Other methods are sintering of powders with corresponding characteristics (eg. B. WO 2002 086 194 WO 2002 086 194 ) oder aufwändige Plasmaapplikationen von Antihaftschichten (z. B. ) Or elaborate plasma applications of anti-adherence layers (z. B. WO 2003 002 269 WO 2003 002 269 ). ).
  • [0006] [0006]
    Die aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtungen mit antiadhäsiven bzw. tribologischen Eigenschaften zeigen gravierende Nachteile. The processes known from the prior art coatings with antiadhesive and tribological properties show serious disadvantages. So ist die unzureichende Temperaturstabilität der bislang verwendeten Beschichtungen jenseits von etwa 350°C ein erheblicher Schwachpunkt der bekannten Beschichtungen. So is the inadequate thermal stability of the coatings used so far beyond about 350 ° C, a significant shortcoming of the known coatings. Ferner zeigen die Beschichtungen aus dem Stand der Technik eine niedrige Verschleißfestigkeit, insbesondere von organischen Komponenten. Further, the coatings exhibit a low abrasion resistance of the prior art, in particular of organic components.
  • [0007] [0007]
    Die oben genannten Applikationsverfahren aus dem Stand der Technik sind zudem meist aufwändig in der Durchführung (insbesondere bei Doppelschichten, Plasmaverfahren oder Sintern). The application methods mentioned above of the prior art are also most expensive in implementation (especially in bilayers, plasma process, or sintering). Auch die Antihaftwirkung bzw. die tribologische Wirkung der bislang verwendeten Materialien lässt häufig noch zu wünschen übrig. The non-stick action, or the tribological effect of the materials used so far often leaves much to be desired.
  • [0008] [0008]
    Als weiterer Nachteil der Beschichtungen aus dem Stand der Technik ist der Zusatz aufwändig herzustellender, oberflächenmodifizierter Feststoffteilchen, kombiniert mit einem pH-Wert des Sols im Sauren, der einen unzureichenden Korrosionsschutz durch fehlende Passivierung der Metalloberfläche bedeutet, zu nennen. As a further disadvantage of the coatings of the prior art is the addition of costly to be manufactured, surface-modified solid particles, combined with a pH-value of the sol under acidic conditions, which means an insufficient corrosion protection due to lack of passivation of the metal surface to call.
  • Aufgabe task
  • [0009] [0009]
    Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. The present invention is based on the object to overcome the disadvantages of the prior art. Ihr liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, mit der Beschichtungen mit erhöhter Temperaturbeständigkeit und verbesserter Antihaftwirkung (vorzugsweise mit integrierter Tribologie) zur Verfügung zu stellen. It is in particular the object to provide a coating composition available to provide the coatings with high thermal stability and improved anti-adhesive effect (preferably with integrated Tribology) is available.
  • Lösung solution
  • [0010] [0010]
    Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by the inventions with the features of the independent claims. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous developments of the inventions are characterized in the subclaims. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into this specification. Die Erfindung umfasst auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen. The invention also includes all sensible and in particular all mentioned combinations of independent and / or dependent claims.
  • [0011] [0011]
    Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung enthält mindestens ein Silikat, mindestens eine Komponente mit Antihafteigenschaften, ausgewählt aus der Gruppe von Graphit, Graphitverbindungen und Metallsulfiden und mindestens ein Metallcarbid. The coating composition of the invention contains at least one silicate, at least one component with non-stick properties selected from the group consisting of graphite, graphite compounds, metal sulfides and at least one metal carbide.
  • [0012] [0012]
    Mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung können Beschichtungen mit einer Temperaturstabilität bis 800°C erhalten werden. The inventive coating composition coatings can be obtained with a temperature stability up to 800 ° C. Gleichzeitig bleibt der Korrosionsschutz nach DIN 50021 SS der Basismatrix (Silikat) weiterhin unvermindert bestehen. At the same time the corrosion protection remains undiminished exist according to DIN 50021 SS of the base matrix (silicate). Ferner werden mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung Kontaktwinkel gegen Wasser von über 90° erzielt. Further, contact angles are achieved against water of more than 90 ° with the inventive coating composition.
  • [0013] [0013]
    Einer der Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung besteht daher in der Kombination eines Hochtemperatur-Korrosions-Verschleißschutzes in Verbindung mit antiadhäsiven bzw. tribologischen Eigenschaften bis 800°C. Therefore one of the main advantages of the coating composition of the invention is the combination of a high-temperature corrosion protection against wear in conjunction with anti-adhesive or tribological properties up to 800 ° C. Des weiteren kann durch die Wahl des Graphitgehalts die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung in gewissen Grenzen gezielt eingestellt werden. Furthermore, the electrical conductivity of the coating may be selectively adjusted within certain limits by the choice of the graphite content.
  • [0014] [0014]
    Als erfindungsgemäß zu beschichtende metallische Oberfläche eignen sich alle aus einem glasartigen Material oder einem Metall oder einer Metalllegierung bestehenden bzw. dieses oder diese umfassenden Oberflächen von Halberzeugnissen und Fertigprodukten. As according to the invention to be coated metallic surface are any of a vitreous material or a metal or a metal alloy existing or this or these broad surfaces of semi-finished products and finished products. Als Beispiele für Oberflächen aus Metall können solche aus Aluminium, Zinn, Zink, Kupfer, Chrom oder Nickel, einschließlich verzinkter, verchromter oder emaillierter Oberflächen, genannt werden, Beispiele für Metalllegierungen sind insbesondere Stahl bzw. Edelstahl, Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen, wie Messing und Bronze. As examples of surfaces made of metal such aluminum, tin, zinc, copper, chromium, or nickel can, including zinc, chrome or enameled surfaces, may be mentioned, examples of metal alloys, particularly steel or stainless steel, aluminum, magnesium and copper alloys, such as brass and bronze. Besonders bevorzugt werden metallische Oberflächen aus Stahl, Edelstahl, verzinktem, verchromtem oder emailliertem Stahl verwendet. metal surfaces of steel, stainless steel, galvanized, enamelled steel or chromed are particularly preferably used.
  • [0015] [0015]
    Vorzugsweise wird die metallische Oberfläche vor dem Auftrag der Beschichtungszusammensetzung gründlich gereinigt und insbesondere von Fett und Staub befreit. Preferably, the metallic surface is thoroughly cleaned prior to application of the coating composition and in particular free from grease and dust. Vor der Beschichtung kann auch eine Oberflächenbehandlung, z. Before coating can also be a surface treatment, eg. B. durch Corona-Entladung, durchgeführt werden. B. be performed by corona discharge.
  • [0016] [0016]
    Die metallische Oberfläche bzw. das metallische Substrat kann eine ebene oder eine strukturierte Oberfläche aufweisen. The metallic surface and the metallic substrate can have a flat or a structured surface. Bevorzugt weist die metallische Oberfläche eine strukturierte Oberfläche auf. Preferably, the metallic surface is a structured surface. Es kann sich um eine mikrostrukturierte Oberfläche oder um eine Struktur größerer Dimensionen handeln. It may be a microstructured surface or a structure of larger dimensions. Die Struktur kann regelmäßig sein, wie sie z. The structure can be regular as such. B. durch Prägen erhalten wird, oder unregelmäßig sein, wie sie z. B. obtained by embossing, or irregular as such. B. durch Aufrauen erhalten wird. B. obtained by roughening.
  • [0017] [0017]
    Die strukturierte metallische Oberfläche kann durch Behandlung von normalen metallischen Substraten mit innerhalb der Fehlergrenzen ebenen Oberflächen erhalten werden. The structured metal surface can be obtained by treating normal metal substrates with plane surfaces within the error limits. Die Strukturierung der metallischen Oberflächen kann z. The patterning of the metallic surfaces such can. B. durch Aufrauen, Ätzen, Bestrahlen mit Laserlicht (Lasern) oder Prägen erfolgen. For example by roughening, etching, irradiating with laser light (lasers) or embossing carried out. Eine Aufrauung der metallischen Oberfläche ist z. A roughening of the metallic surface is z. B. durch Sandstrahlen, Glasperlenstrahlen oder Bürsten möglich. As possible by sandblasting, glass bead blasting or brushing. Die Verfahren zur Strukturierung metallischer Oberflächen sind dem Fachmann bekannt. The method for structuring metallic surfaces are known in the art. Durch die Strukturierung können z. By structuring such can. B. dekorative Effekte erzielt werden. As decorative effects.
  • [0018] [0018]
    Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Herstellung glasartiger Oberflächenschichten auf Bauwerken und Teilen davon; The invention is particularly suitable for the production of glass-like surface layers on buildings and parts thereof; Fortbewegungs- und Transportmitteln und Teilen davon; Means of locomotion and of transport and parts thereof; Arbeitsgerätschaften, Vorrichtungen und Maschinen für gewerbliche bzw. industrielle Zwecke und Forschung sowie Teilen davon; Work equipment and machines for commercial or industrial purposes and research and parts thereof; Haushaltsgegenständen und Arbeitsgerätschaften für den Haushalt sowie Teilen davon; Household goods and working equipment for the household and parts thereof; Ausrüstung, Geräten und Hilfsmitteln für Spiel, Sport und Freizeit und Teilen davon; Equipment, devices and aids for games, sport and leisure and parts thereof; sowie Geräten, Hilfsmitteln und Vorrichtungen für medizinische Zwecke und Kranke. as well as equipment, tools and devices for medical purposes and sick.
  • [0019] [0019]
    Konkrete Beispiele für derartige beschichtungsfähige Materialien bzw. Gegenstände als Substrat werden im Folgenden angegeben. Specific examples of such coatable materials or objects as a substrate are shown below. Bevorzugt handelt es sich bei den beschichteten Oberflächen um Oberflächen aus Stahl oder Edelstahl. It is preferable that in the coated surfaces are surfaces made from steel or stainless steel.
  • [0020] [0020]
    Bauwerke (insbesondere Gebäude) und Teile davon: Buildings (especially buildings) and parts thereof:
    Innen- und Außenfassaden von Gebäuden, Fußböden und Treppen, Fahrtreppen, Aufzüge, z. Interior and exterior facades of buildings, floors and stairs, escalators, elevators, z. B. deren Wände, Treppengeländer, Möbel, Verkleidungen, Beschläge, Türen, Griffe (insbesondere mit Anti-Finger-print-Ausrüstungen, z. B. Türgriffe), Fassadenbleche, Bodenbeläge, Fenster (insbesondere Fensterrahmen, Fensterbänke und Fenstergriffe), Jalousien, Armaturen in Küche, Bad und WC, Duschkabinen, Sanitärzellen, WC-Kabinen, allgemein Gegenstände im Sanitärbereich (z. B. Toiletten, Waschbecken, Armaturen, Accessoires), Rohre (und insbesondere Abflussrohre), Heizkörper, Lichtschalter, Lampen, Beleuchtung, Briefkästen, Geldautomaten, Infoterminals, seewasserfeste Beschichtung für die Ausrüstung von Hafenanlagen, Dachrinnen, Regenrinnen, Antennen, Satellitenschüsseln, Handläufe von Geländern und Rolltreppen, Öfen, Windkraftanlagen, insbesondere Rotorblätter, Denkmäler, Skulpturen und allgemein Kunstwerke mit metallischen Oberflächen, insbesondere solche, die im Freien aufgestellt sind. As the walls, banisters, furniture, panels, fittings, doors, handles (especially with anti-finger-print equipment, such. As door handles), facade panels, flooring, windows (especially window frames, window sills and window handles), blinds, taps in kitchen, bathroom and toilet, shower cabins, sanitary cabins, WC cubicles, general objects in sanitary areas (eg. as toilets, sinks, faucets, accessories), pipes (and especially drainpipes), radiators, light switches, lamps, lighting, letterboxes , ATM, information terminals, sea water-resistant coating of the equipment of port facilities, gutters, downspouts, aerials, satellite dishes, handrails of railings and escalators, ovens, wind turbines, in particular the rotor blades, monuments, sculptures, and generally works of art with metallic surfaces, particularly those in the open are set up.
  • [0021] [0021]
    Fortbewegungs- und Transportmittel (z. B. Pkw, Lkw, Omnibus, Motorrad, Moped, Fahrrad, Eisenbahn, Straßenbahn, Schiff und Flugzeug) und Teile davon: Locomotion and transport (. Eg cars, trucks, bus, motorcycle, moped, bicycle, train, tram, ship and aircraft) and parts thereof:
    Schutzbleche von Fahrrädern und Motorrädern, Instrumente von Motorrädern, Türgriffe, Lenkräder, Reifenfelgen, Auspuffanlagen bzw. -rohre, temperaturbelastete Teile (Motorteile, Verkleidungen, Ventile und Ventildeckel), Beschläge, Latentwärmetauscher, Kühler, Teile der Innenausstattung mit metallischer Oberfläche (z. B. als Kratzfestbeschichtung), Tankstutzen, Gepäckträger, Dachcontainer für Pkws, Anzeigeinstrumente, Tankwagen, z. pipes mudguards of bicycles and motorbikes, instruments of motorbikes, door handles, steering wheels, tire rims, exhaust systems or, thermally stressed parts (engine parts, casings, valves, and valve cover), fittings, latent heat exchanger, condenser, parts of the interior with a metallic surface (e.g., B . as a scratch-resistant coating), tank filler necks, luggage racks, roof containers for cars, display instruments, tankers, z. B. für Milch, Öl oder Säure, und allgemein sämtliche Karosserieteile sowie seewasserfeste Beschichtung für die Ausrüstung von Schiffen und Booten. For example, for milk, oil or acid, and generally all body parts and seawater-resistant coating of the equipment of ships and boats.
  • [0022] [0022]
    Arbeitsgerätschaften, Vorrichtungen und Maschinen (z. B. aus dem Anlagenbau (chemische Industrie, Lebensmittelindustrie, Kraftwerksanlagen) und der Energietechnik) für gewerbliche bzw. industrielle Zwecke und Forschung sowie Teile davon: Work equipment and machines (. Eg (from the plant chemical industry, food industry, power plants) and energy technology) for commercial or industrial purposes and research and parts thereof:
    Wärmetauscher, Verdichterräder, Spaltwendeltauscher, Cu-Elemente zur industriellen Heizung, Formen (z. B. Gießformen, insbesondere aus Metall), Schüttrichter, Einfüllanlagen, Extruder, Wasserräder, Walzen, Transportbänder, Druckmaschinen, Siebdruckschablonen, Abfüllmaschinen, (Maschinen-)Gehäuse, Bohrköpfe, Turbinen, Rohre (innen und außen, insbesondere für Flüssigkeits- und Gastransport), Rührer, Rührkessel, Ultraschallbäder, Reinigungsbäder, Behälter, Transporteinrichtungen in Öfen, Innenauskleidung von Öfen zum Hochtemperatur-, Oxidations-, Korrosions- und Säureschutz, Gasflaschen, Pumpen, Reaktoren, Bioreaktoren, Kessel (z. B. Brennstoffkessel), Wärmetauscher (z. B. in der Lebensmittelprozesstechnik oder für (Biomasse)Festbrennstoffkessel), Abluftanlagen, Sägeblätter, Abdeckungen (z. B. für Waagen), Tastaturen, Schalter, Knöpfe, Kugellager, Wellen, Schrauben, Solarzellen, Solaranlagen, Werkzeuge, Werkzeuggriffe, Flüssigkeitsbehälter, Isolatoren, Kapilla Heat exchanger, compressor wheels, gap spiral exchanger, Cu elements for industrial heating, forms (eg. As casting molds, in particular of metal), bulk Richter, Einfüllanlagen, extruders, water wheels, rollers, conveyor belts, printing machines, screen printing stencils, dispensing machines, (machine) housings, drill bits, turbines, pipes (interior and exterior, in particular for liquid and gas transport), stirrer, stirred vessels, ultrasonic baths, cleansing baths, tanks, transport devices in furnaces, furnace linings to high temperature, oxidation, corrosion and acid protection, gas cylinders, pumps , reactors, bioreactors, boiler (z. B. fuel boiler), heat exchanger (z. B. in the food processing technology or for (biomass) solid fuel boiler), ventilation equipment, saw blades, covers (z. B. for scales), keyboards, switches, knobs , ball bearings, shafts, bolts, solar cells, solar systems, tools, tool handles, liquid containers, insulators, Kapilla ren, Laboreinrichtungen (z. B. Chromatographiesäulen und Abzüge) und Teile von Elektroakkumulatoren und Batterien. reindeer, laboratory facilities (for. example, chromatography columns and hoods) and parts of electric accumulators and batteries.
  • [0023] [0023]
    Haushaltsgegenstände und Arbeitsgerätschaften für den Haushalt sowie Teile davon: Household items and working equipment for the household, and parts thereof:
    Mülleimer, Geschirr (z. B. aus Edelstahl), Bestecke (z. B. Messer), Tabletts, Pfannen, Töpfe, Backformen, Kochutensilien (z. B. Raspeln, Knoblauchpressen sowie Halterungen), Aufhänge vorrichtungen, Kühlschränke, Kochfeldrahmen, Kochmulden, Heizplatten, Warmhalteflächen, Backöfen (innen und außen), Eierkocher, Mikrowellengeräte, Wasserkocher, Grillroste, Dampfgare, Öfen, Arbeitsflächen, Armaturen im Küchenbereich, Dunstabzugshauben, Blumenvasen, Gehäuse von TV-Geräten und Stereo-Anlagen, Gehäuse von (elektrischen) Haushaltsgeräten, Blumenvasen, Christbaumkugeln, Möbel, Möbelfronten aus Edelstahl, Spülen, Lampen und Leuchten. Trash, dishes (eg. As stainless steel), cutlery (z. B. Messer), trays, pans, pots, baking pans, cooking utensils (eg. As rasps, garlic presses and supports), suspension devices, refrigerators, hob frame, hobs , hot plates, heat-retaining surfaces, ovens (inside and outside), egg cooker, microwave ovens, electric kettle, grills, steamers, ovens, work surfaces, fittings in the kitchen area, range hoods, flower vases, housings of TV sets and stereo equipment, housings of (electrical) domestic appliances , flower vases, baubles, furniture, furniture fronts made of stainless steel sinks and lighting.
  • [0024] [0024]
    Ausrüstung, Geräte und Hilfsmittel für Spiel, Sport und Freizeit: Equipment, devices and aids for games, sports and leisure:
    Gartenmöbel, Gartengeräte, Werkzeuge, Spielplatzgeräte (z. B. Rutschen), Snowboards, Roller, Golfschläger, Hanteln, Gewichte, Trainingsgeräte, Beschläge, Sitzgelegenheiten in Parks, Spielplätzen, Einrichtungsgegenstände und Geräte in Schwimmbädern usw. Garden furniture, garden equipment, tools, playground equipment (eg. As slides), snowboards, scooters, golf clubs, barbells, weights, exercise equipment, fittings, seating in parks, playgrounds, furnishings and equipment in swimming pools etc.
  • [0025] [0025]
    Geräte, Hilfsmittel und Vorrichtungen für medizinische Zwecke und Kranke: Apparatus, instruments and devices for medical purposes and sick:
    Chirurgische Instrumente, Kanülen, medizinische Behälter, Spritzen, Implantate, zahnmedizinische Geräte, Zahnspangen, Brillengestelle, medizinische Bestecke (für Operationen und Zahnbehandlungen), Spiegel aus Metall (z. B. Edelstahl) als medizinische Spiegel, allgemein Gegenstände aus dem Bereich der Medizintechnik (z. B. Rohre, Apparate, Behälter) und Rollstühle, sowie ganz allgemein Krankenhauseinrichtungen zwecks Verbesserung der Hygiene. Surgical instruments, cannulas, medical containers, syringes, implants, dental appliances, dental braces, spectacle frames, medical kits (for operations and dental treatment), levels of metal (eg., Stainless steel) as medical mirror, general objects in the field of medical technology ( z. B. pipes, apparatus, containers) and wheelchairs, and, generally, hospital equipment in order to improve hygiene.
  • [0026] [0026]
    Gegenstände, die eine elektrische Isolierung benötigen, z. Items that require electrical insulation, for example. B. Solarzellen und Kondensatoren. As solar cells and capacitors. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann hier als elektrisches Isoliermaterial in Form von Isolierschichten dienen. The composition of the invention can be used as electrical insulation material in the form of insulating layers here.
  • [0027] [0027]
    Neben den obigen Gegenständen können natürlich auch andere Gegenstände und Teile davon vorteilhaft mit den obigen Oberflächenschichten versehen werden, wie z. In addition to the above objects of course, other objects and parts thereof may be advantageously provided with the above surface layers such. B. Spielzeuge, Schmuck, Münzen, Spiegel aus Metall (z. B. Edelstahl) als Kosmetikspiegel oder Verkehrsspiegel, Urnen, Schilder (z. B. Verkehrsschilder), Ampelanlagen, Postkästen, Telefonhäuschen, Wartehäuschen für öffentliche Verkehrsmittel, Schutzbrillen, Schutzhelme, Raketen, allgemein alle Gegenstände aus Stahlblech, Uhrengehäuse, Uhrenarmbänder, Zifferblätter, Schreibgeräte aus Metall, insbesondere Edelstahl, Anzeigeinstrumente (Manometer, Thermometer) und elektrische und elektronische Schaltungen und Bauteile (z. B. integrierte Schaltungen oder Platinen und Teile davon). B. Toys, jewelry, coins, mirrors, metallic (eg., Stainless steel) as a vanity mirror or traffic mirrors, urns, signs (eg. As traffic signs), traffic lights, post boxes, telephone booths, bus shelters for public transport, goggles, helmets, rockets generally all items made of steel plate, watch case, watch bracelets, dials, writing instruments made of metal, in particular stainless steel, gauges (gauges, thermometers), and electrical and electronic circuits and components (eg. as integrated circuits or printed circuit boards and parts thereof).
  • [0028] [0028]
    Besondere Vorteile werden erfindungsgemäß bei der Beschichtung von metallischen Halbzeugen oder Fertigprodukten erzielt, die anschließend kaltverformt werden. Particular advantages are achieved according to the invention in the coating of metal semi-finished or finished products, which are subsequently cold formed.
  • [0029] [0029]
    Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte sowie die Beschichtungszusammensetzung und deren Komponenten näher beschrieben. Individual method steps as well as the coating composition and its components are described in detail. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen. The steps need not necessarily be performed in the order listed, and the method to be described can also have further unspecified steps.
  • [0030] [0030]
    Vorzugsweise ist das Silikat erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die Hydrolyse und Polykondensation eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) Preferably, the silicate is obtainable by a process comprising the hydrolysis and polycondensation of one or more silanes of the general formula (I) R n SiX 4-n (I) R n SiX 4-n (I) worin die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen sind, die Reste R, gleich oder verschieden voneinander, für Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen und Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen und n 0, 1 oder 2 bedeutet, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Silan mit n = 1 oder 2 verwendet wird, oder davon abgeleiteter Oligomere, in Anwesenheit von wherein the groups X, equal to or different from each other, are hydrolyzable groups or hydroxyl groups, the radicals R, equal to or different from each other, hydrogen, alkyl, alkenyl and alkynyl groups having up to 4 carbon atoms and aryl, aralkyl and alkaryl groups having 6 standing to 10 carbon atoms and n is 0, 1 or 2, with the proviso that at least one silane with n = 1 or 2 is used, or oligomers derived therefrom, in the presence of
    • a) mindestens einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle und gegebenenfalls a) at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals and optionally
    • b) zugesetzten nanoskaligen SiO2-Teilchen. b) added nanoscale SiO 2 particles.
  • [0031] [0031]
    Damit können glasartige Schichten auf metallischen Oberflächen erhalten werden, deren Dicke z. Thus vitreous layers can be obtained on metallic surfaces, the thickness z. B. bis zu 10 μm betragen kann, ohne dass bei der Trocknung und beim Verdichten Rissbildung auftritt. B. can be up to 10 microns without occurs during drying and during compaction cracking. Die aufgetragenen Beschichtungszusammensetzungen können zum Beispiel auf Edelstahl- oder Stahloberflächen schon bei relativ niedrigen Temperaturen (in der Regel ab 400°C) in dichte SiO 2 -Filme umgewandelt werden. The applied coating compositions can be converted into dense SiO 2 films, for example on stainless steel or steel surfaces even at relatively low temperatures (generally above 400 ° C). Die erfindungsgemäß hergestellten Schichten haben in der Regel eine Dicke von 1 bis 6 μm, vorzugsweise 1,5 bis 5 μm und insbesondere 2,5 bis 4,5 μm. in general, the layers according to the invention have a thickness of 1 to 6 microns, preferably 1.5 to 5 .mu.m and in particular 2.5 to 4.5 microns. Sie bilden eine hermetisch abschließende Schicht, die auch bei höheren Temperaturen den Sauerstoffzutritt an die metallische Oberfläche verhindert bzw. drastisch reduziert und einen hervorragenden Korrosionsschutz gewährleistet. They form a hermetically sealing layer, even at elevated temperatures prevents the access of oxygen to the metallic surface or drastically reduced, and ensures excellent protection against corrosion. Die erhaltenen Schichten sind abriebfest und flexibel, so dass Biegungen oder Abknickungen der Oberfläche zu keinerlei Rissen oder Beeinträchtigungen der Schicht führen. The layers obtained are abrasion resistant and flexible, so that bends or kinks the surface will not lead to cracks or damage to the layer.
  • [0032] [0032]
    Unter den obigen Silanen der allgemeinen Formel (I) befindet sich mindestens ein Silan, in dessen allgemeiner Formel n den Wert 1 oder 2 aufweist. Among the above silanes of the general formula (I) is at least one silane, in the general formula n is 1 or 2..
  • [0033] [0033]
    In der Regel werden mindestens zwei Silane der allgemeinen Formel (I) in Kombination eingesetzt. In general, at least two silanes of the general formula (I) are used in combination.
  • [0034] [0034]
    In der allgemeinen Formel (I) sind die Gruppen X, die gleich oder verschieden voneinander sind, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen. In the general formula (I) the groups X, which are identical or different from each other, are hydrolyzable groups or hydroxyl groups. Konkrete Beispiele für hydrolysierbare Gruppen X sind Halogenatome (insbesondere Chlor und Brom), Alkoxygruppen und Acyloxygruppen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen. Specific examples of hydrolysable groups X are halogen atoms (especially chlorine and bromine), alkoxy groups and acyloxy groups having up to 6 carbon atoms. Besonders bevorzugt werden Alkoxygruppen, insbesondere C 1-4 Alkoxygruppen wie Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy und i-Propoxy. Particularly preferred are alkoxy groups, especially C 1-4 alkoxy such as methoxy, ethoxy, n-propoxy and i-propoxy. Vorzugsweise sind die Gruppen X in einem Silan identisch, wobei besonders bevorzugt Methoxy- oder Ethoxygruppen eingesetzt werden. Preferably, the groups X are identical in a silane, wherein particularly preferably methoxy or ethoxy groups are used.
  • [0035] [0035]
    Bei den Gruppen R in der allgemeinen Formel (I), die im Falle von n = 2 gleich oder identisch sein können, handelt es sich um Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen und Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. The groups R in the general formula (I) which may be similar or identical in the case of n = 2, is hydrogen, alkyl, alkenyl and alkynyl groups having up to 4 carbon atoms and aryl, aralkyl and alkaryl groups having 6 to 10 carbon atoms. Konkrete Beispiele für derartige Gruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl; Specific examples of such groups are methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl; n-Butyl, sek.-Butyl und tert.-Butyl, Vinyl, Allyl und Propargyl, Phenyl, Tolyl und Benzyl. n-butyl, sec-butyl and tert-butyl, vinyl, allyl and propargyl, phenyl, tolyl and benzyl. Die Gruppen können übliche Substituenten aufweisen, vorzugsweise tragen derartige Gruppen aber keinen Substituenten. The groups may have customary substituents, but preferably carry such groups has no substituent. Bevorzugte Gruppen R sind Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl und Ethyl, sowie Phenyl. Preferred R groups are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, especially methyl and ethyl, and phenyl.
  • [0036] [0036]
    Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn mindestens zwei Silane der allgemeinen Formel (I) eingesetzt werden, wobei in einem Fall n = O und im anderen Fall n = 1 ist. According to the invention preferred when at least two silanes of the general formula (I) are used, wherein in a case where n = O, and in the other case n = 1 is. Derartige Silan-Mischungen umfassen zum Beispiel mindestens ein Alkyltrialkoxysilan (z. B. (M)ethyltri(m)ethoxysilan) und ein Tetraalkoxysilan (z. B. Tetra(m)ethoxysilan), die vorzugsweise in einem solchen Verhältnis eingesetzt werden, dass der Durchschnittswert von n in den oben angegebenen bevorzugten Bereichen liegt. Such silane compounds include, for example, at least one alkyltrialkoxysilane (z. B. (m) ethyltri (m) ethoxysilane) and a tetraalkoxysilane (such. As tetra (m) ethoxysilane), which are preferably used in a ratio such that the average value of n in the above preferred ranges. Eine besonders bevorzugte Kombination für die Ausgangssilane der Formel (I) ist Methyltri(m)ethoxysilan und Tetra(m)ethoxysilan. A particularly preferred combination for the starting silanes of formula (I) is methyltri (m) ethoxysilane and tetra (m) ethoxysilane.
  • [0037] [0037]
    Die Hydrolyse und Polykondensation des oder der Silane der allgemeinen Formel (I) wird in Anwesenheit mindestens einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle durchgeführt. The hydrolysis and polycondensation of the silane of the general formula (I) is carried out at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals in the presence of. Bei diesen Oxiden und Hydroxiden handelt es sich vorzugsweise um solche von Li, Na, K, Mg, Ca und/oder Ba. These oxides and hydroxides are preferably those of Li, Na, K, Mg, Ca and / or Ba. Vorzugsweise werden Alkalimetalle, insbesondere Na und/oder K verwendet. Preferably, the alkali metals, especially Na and / or K is used. Bei der Verwendung eines Alkalimetalloxids bzw. -hydroxids wird dieses vorzugsweise in einer solchen Menge eingesetzt, dass das Atomverhältnis Si:Alkalimetall im Bereich von 20:1 bis 7:1, insbesondere von 15:1 bis 10:1, liegt. When using an alkali metal oxide or hydroxide this is preferably used in an amount such that the atomic ratio Si: alkali metal ranges from 20: 1 to 7: 1, in particular from 15: 1 to 10: 1, is located. In jedem Fall wird das Atomverhältnis von Silizium zu (Erd)alkalimetall so (groß) gewählt, dass der resultierende Überzug nicht wasserlöslich ist (wie beispielsweise im Falle von Wasserglas). In any case, the atomic ratio of silicon to alkali (earth) metal is chosen so (large), that the resulting coating is not soluble in water (such as in the case of water glass).
  • [0038] [0038]
    Vorzugsweise beträgt der Durchschnittswert von n in den Ausgangssilanen der allgemeinen Formel (I) 0,2 bis 1,5, insbesondere 0,5 bis 1,0. the average value of n in the starting silanes of the general formula is preferably (I) is 0.2 to 1.5, in particular 0.5 to 1.0.
  • [0039] [0039]
    Die gegebenenfalls zusätzlich zu den hydrolysierbaren Silanen der allgemeinen Formel (I) verwendeten nanoskaligen SiO 2 -Teilchen werden vorzugsweise in einer solchen Menge eingesetzt, dass das Verhältnis aller Si-Atome in den Silanen der allgemeinen Formel (I) zu allen Si-Atomen in den nanoskaligen SiO 2 -Teilchen im Bereich von 5:1 bis 1:2, insbesondere 3:1 bis 1:1, liegt. Optionally in addition to the hydrolyzable silanes of the general formula (I) used nanoscale SiO 2 particles are preferably used in an amount such that the ratio of all the Si atoms in the silanes of the general formula (I) to total Si-atoms in the nanoscale SiO 2 particles ranges from 5: 1 to 1: 2, in particular 3: 1 to 1: 1, is located.
  • [0040] [0040]
    Unter nanoskaligen SiO 2 -Teilchen werden SiO 2 -Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (bzw. einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser) von vorzugsweise nicht mehr als 100 nm, bevorzugter nicht mehr als 50 nm und insbesondere nicht mehr als 30 nm verstanden. Nanoscale SiO 2 particles are SiO 2 particles having an average particle size (or an average particle diameter) of preferably not more than 100 nm, more preferably understood not more than 50 nm and preferably not more than 30 nm. Hierfür können z. For doing so can. B. auch handelsübliche Kieselsäureprodukte, z. As well as commercial silica products, eg. B. Kieselsole, wie die Levasile ® , Kieselsole der Bayer AG, oder pyrogene Kieselsäuren, z. As silica sols, as the Levasil® ®, silica sols from Bayer AG, or fumed silicas such. B. die Aerosil-Produkte von Degussa, verwendet werden. As are the Aerosil products from Degussa. Die teilchenförmigen Materialien können in Form von Pulvern und Solen zugesetzt werden. The particulate materials may be added in the form of powders and sols. Sie können aber auch in situ bei der Hydrolyse und Polykondensation der Silane gebildet werden. but they can also be formed in situ by the hydrolysis and polycondensation of the silanes.
  • [0041] [0041]
    Die Hydrolyse und Polykondensation der Silane können in Abwesenheit oder Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels durchgeführt werden. The hydrolysis and polycondensation of the silanes can be carried out in the absence or presence of an organic solvent. Vorzugsweise ist kein organisches Lösungsmittel vorhanden. Preferably, no organic solvent is present. Bei Einsatz eines organischen Lösungsmittels sind die Ausgangskomponenten vorzugsweise im Reaktionsmedium (das in der Regel Wasser einschließt) löslich. When using an organic solvent, the starting components are preferably present in the reaction medium (including typically water) soluble. Als organische Lösungsmittel eignen sich insbesondere mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie beispielsweise ein- oder mehrwertige aliphatische Alkohole (wie beispielsweise Methanol, Ethanol), Ether (wie beispielsweise Diether), Ester (wie beispielsweise Ethylacetat), Ketone, Amide, Sulfoxide und Sulfone. As the organic solvent miscible solvents, such as monohydric, for example, mono- or polyhydric aliphatic alcohols are particularly useful with water (such as methanol, ethanol), ethers (such as di-ether), esters (such as ethyl acetate), ketones, amides, sulfoxides and sulfones. Im übrigen können die Hydrolyse und Polykondensation gemäß den dem Fachmann geläufigen Modalitäten durchgeführt werden. Furthermore, the hydrolysis and polycondensation may be prepared according to procedures familiar to the expert performed.
  • [0042] [0042]
    Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung ist die Komponente mit Antihafteigenschaften Graphit und das Metallcarbid Siliciumcarbid. In a particularly preferred embodiment, the coating composition according to the invention, the component with non-stick properties of graphite and the metal carbide is silicon carbide. Insbesondere bei dieser Kombination konnten besonders hervorragende Ergebnisse erzielt werden (siehe Beispiele). In particular, with this combination particularly excellent results were obtained (see examples).
  • [0043] [0043]
    Bevorzugt ist die Beschichtungszusammensetzung ein härtbares Beschichtungssol. Preferably, the coating composition is a curable coating sol. Dies hat insbesondere Vorteile bei der Verarbeitung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung, in dem diese in einfacher Art und Weise auf zu beschichtende Oberflächen aufgebracht und ausgehärtet werden kann. This has particular advantages in the processing of the coating composition according to the invention, in which these can be applied in a simple manner to surfaces to be coated and cured.
  • [0044] [0044]
    Die erfindungsgemäß eingesetzte Beschichtungszusammensetzung kann in der Lackierungsindustrie übliche Additive enthalten, z. The coating composition used in the invention may contain in the paint industry conventional additives such. B. die Rheologie und das Trocknungsverhalten kontrollierende Additive, Benetzungs- und Verlaufshilfsmittel, Entschäumer, Lösungsmittel, Farbstoffe und Pigmente. As the rheology and the drying behavior-controlling additives, wetting and flow control agents, defoamers, solvents, dyes and pigments. Als Lösungsmittel eignen sich z. Suitable solvents are, are suitable. B. Alkohole und/oder Glycole, beispielsweise ein Gemisch aus Ethanol, Isopropanol und Butylglycol. For example, alcohols and / or glycols, for example a mixture of ethanol, isopropanol and butyl glycol. Ferner können handelsübliche Mattierungsmittel, z. Furthermore, commercial matting agents, eg. B. mikroskalige SiO 2 - oder keramische Pulver zugesetzt werden, um mattierte Schichten mit Anti-Fingerprint-Eigenschaften zu erreichen. B. microscale SiO 2 - or ceramic powder is added to achieve matt layers with anti-fingerprint properties. Sofern eingesetzt, können die Hydrolyse und Polykondensation der Silane in Anwesenheit von Mattierungsmitteln, z. If used, the hydrolysis and polycondensation of the silanes in the presence of matting agents may include, for. B. mikroskaligen SiO 2 -oder keramischen Pulvern erfolgen. B. microscale SiO 2 -or carried ceramic powders. Diese können aber auch später zur Beschichtungszusammensetzung zugegeben werden. but these can also be added later to the coating composition.
  • [0045] [0045]
    Die erfindungsgemäß eingesetzte Beschichtungszusammensetzung kann nach üblichen Beschichtungsmethoden auf die metallische Oberfläche aufgebracht werden. The coating composition used in the invention may be applied to the metallic surface by conventional coating methods. Anwendbare Techniken sind zum Beispiel das Tauchen, Gießen, Fluten, Schleudern, Sprühen, Aufstreichen oder der Siebdruck. Applicable techniques are, for example, dipping, casting, flow coating, spin coating, spraying, painting or screen printing. Besonders bevorzugt werden automatisierte Beschichtungsverfahren wie Flachspritzen, Einsatz von Sprührobotern und automatisches Sprühen mit maschinell geführten rotierenden oder schwenkenden Substraten. automated coating method such as flat spraying, using spray robots and automatic spraying machine-guided rotating or pivoting substrates are particularly preferred. Dabei können zum Verdünnen übliche Lösungsmittel, wie sie in der Lackierungsindustrie gebräuchlich sind, verwendet werden. In this case, can be used for diluting conventional solvents, such as are common in the coatings industry.
  • [0046] [0046]
    Die auf die metallische Oberfläche aufgetragene Beschichtungszusammensetzung wird normalerweise bei Raumtemperatur bzw. leicht erhöhter Temperatur (beispielsweise einer Temperatur von bis zu 100°C, insbesondere bis zu 80°C), getrocknet, bevor sie thermisch zu einer glasartigen Schicht verdichtet wird. The ink applied to the metallic surface coating composition is typically at room temperature or slightly elevated temperature (for example, a temperature of up to 100 ° C, especially up to 80 ° C), dried before it is thermally densified to form a vitreous layer. Die thermische Verdichtung kann gegebenenfalls auch durch IR- oder Laser-Strahlung erfolgen. The thermal densification may optionally also be effected by IR or laser radiation.
  • [0047] [0047]
    Falls gewünscht kann auf die so hergestellte Schicht (mindestens) eine weitere (ggf. glasartige) Schicht aufgebracht werden, zum Beispiel eine funktionelle glasartige Schicht, wie sie in der internationalen Patentanmeldung If desired, the thus prepared layer (at least) one more (possibly glassy) layer can be applied, for example, a functional glassy layer as in the international patent application PCT/EP94/03423 PCT / EP94 / 03423 (entsprechend (corresponding EP-A-729442 EP-A-729 442 ) oder in der ) Or the DE-A-19645043 DE-A-19645043 beschrieben ist. is described. Bei dieser funktionellen glasartigen Schicht kann es sich z. This functional vitreous layer can be, for. B. um eine farbige Schicht handeln. Example, be a colored layer. Da derartige gefärbte glasartige Schichten mit Hilfe einer Beschichtungszusammensetzung hergestellt werden, die zum Beispiel Precursoren für Metallkolloide enthalten, lässt sich dadurch auch verhindern, dass die metallische Oberfläche die Reaktionen der Metallkolloid-Precursoren etc. beeinträchtigt bzw. beeinflusst, da kein direkter Kontakt zwischen der metallischen Oberfläche und der gefärbten glasartigen Schicht vorliegt. Since such colored vitreous layers are produced using a coating composition containing, for example, precursors of metal colloids, can also prevent the metallic surface affect the reactions of the metal colloid precursors etc. or influenced, characterized because there is no direct contact between the metallic surface and the colored vitreous layer is present. Eine derartige gefärbte glasartige Schicht kann auf der erfindungsgemäß hergestellten glasartigen Schicht dadurch vorgesehen werden, dass man den erfindungsgemäß auf der metallischen Oberfläche vorgesehenen Überzug vor seiner thermischen Verdichtung (und vorzugsweise nach seiner Trocknung bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur) mit der Beschichtungszusammensetzung für die gefärbt glasartige Schicht versieht und die beiden Überzüge dann gemeinsam thermisch verdichtet. Such a colored vitreous layer can be provided on the inventively produced vitreous layer by allowing the inventively provided on the metallic surface coating prior to its thermal densification (and preferably after it is dried at room temperature or elevated temperature) stained with the coating composition of the vitreous layer bands and then thermally densifying the two coatings.
  • [0048] [0048]
    Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Beschichtung von metallischen oder glasartigen Oberflächen mit einer glasartigen Schicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Beschichtungszusammensetzung, die mindestens ein Silikat, mindestens eine Komponente mit Antihafteigenschaften, ausgewählt aus der Gruppe von Graphit, Graphitverbindungen und Metallsulfiden, und mindestens ein Metallcarbid, enthält, auf die metallische oder glasartige Oberfläche aufbringt und die resultierende Beschichtung thermisch zu einer glasartigen Schicht verdichtet. The present invention further relates to a process for coating metallic or glass-like surface with a vitreous layer, which is characterized in that a coating composition comprising at least one silicate, at least one component with non-stick properties selected from the group consisting of graphite, graphite compounds, metal sulfides includes, and at least one metal carbide, is applied to the metallic or glass-like surface and compresses the resulting coating thermally to form a vitreous layer.
  • [0049] [0049]
    Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante ist das Silikat erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die Hydrolyse und Polykondensation eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) In a preferred process variant, the silicate is obtainable by a process comprising the hydrolysis and polycondensation of one or more silanes of the general formula (I) R n SiX 4 -n R n SiX 4-n worin die Gruppe X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen sind, die Reste R, gleich oder verschieden voneinander, für Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, und Alkinylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen und Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen und n 0, 1 oder 2 bedeutet, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Silan mit n = 1 oder 2 verwendet wird, oder davon abgeleiteter Oligomere, in Anwesenheit von wherein the group X, the same or different from each other hydrolyzable groups or hydroxyl groups, the radicals R, equal to or different from each other, hydrogen, alkyl, alkenyl, and alkynyl groups having up to 12 carbon atoms and aryl, aralkyl and alkaryl groups having There are 6 to 10 carbon atoms and n is 0, 1 or 2, with the proviso that at least one silane with n = 1 or 2 is used, or oligomers derived therefrom, in the presence of
    • a) mindestens einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle und gegebenenfalls a) at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals and optionally
    • b) zugesetzten nanoskaligen SiO2-Teilchen. b) added nanoscale SiO 2 particles.
  • [0050] [0050]
    Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle mindestens ein Oxid bzw. Hydroxid von Li, Na, K, Mg, Ca und/oder Ba. Preferably, the at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals comprises at least one oxide or hydroxide of Li, Na, K, Mg, Ca and / or Ba.
  • [0051] [0051]
    Mit Vorteil wird die Verbindung aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ausgewählt. the compound is selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide to advantage.
  • [0052] [0052]
    Vorzugsweise wird das Alkali- oder Erdalkalimetalloxid bzw. – hydroxid in einer solchen Menge eingesetzt, dass das Atomverhältnis Si:Alkali- oder Erdalkalimetall im Bereich von 20:1 bis 7:1, insbesondere 15:1 bis 10:1, liegt. Preferably, the alkali or alkaline earth metal oxide is or - hydroxide used in an amount such that the atomic ratio Si: alkali metal or alkaline earth metal in the range of 20: 1 to 7: 1, especially 15: 1 to 10: 1, is located.
  • [0053] [0053]
    Vorzugsweise beträgt der Durchschnittswert von n in den Ausgangssilanen der allgemeinen Formel (I) 0,2 bis 1,5, insbesondere 0,5 bis 1,0. the average value of n in the starting silanes of the general formula is preferably (I) is 0.2 to 1.5, in particular 0.5 to 1.0.
  • [0054] [0054]
    Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante steht in den Ausgangssilanen der allgemeinen Formel (I) X für Alkoxy, insbesondere C 1-4 -Alkoxy. In a preferred process variant C is particularly in the starting of the general formula (I) X represents alkoxy, C1-4 alkoxy.
  • [0055] [0055]
    Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante steht X für Methoxy oder Ethoxy. In a preferred process variant, X is methoxy or ethoxy.
  • [0056] [0056]
    Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante steht R für C 1-4 Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl oder Phenyl. In a preferred process variant, R is C 1-4 alkyl, in particular methyl, ethyl or phenyl.
  • [0057] [0057]
    Mit Vorteil werden als Ausgangssilane der allgemeinen Formel (I) (M)ethyltri(m)ethoxysilan und Tetra(m)ethoxysilan in Kombination eingesetzt. With advantage as starting silanes of general formula (I) (m) ethyltri (m) ethoxy silane and tetra (m) ethoxysilane be used in combination.
  • [0058] [0058]
    Vorzugsweise weist mindestens eines der eingesetzten Ausgangssilane der allgemeinen Formel (I) einen fluorierten Rest R auf. Preferably, at least one of the starting silanes of general formula (I) used on a fluorinated radical R.
  • [0059] [0059]
    Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante ist die Komponente mit Antihafteigenschaften Graphit und das Metallcarbid Siliciumcarbid. In a particularly preferred process variant, the component with non-stick properties of graphite and the metal carbide is silicon carbide.
  • [0060] [0060]
    Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Sol-Gel-Verfahren zur Beschichtung von, insbesondere metallischen oder glasartigen, Oberflächen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf die Oberfläche nasschemisch appliziert und verdichtet. The present invention further relates to a sol-gel method of coating, in particular metallic or glass-like surfaces, which is characterized in that one applies a coating composition according to any one of claims 1 to 8 onto the surface of a wet chemical and compacted.
  • [0061] [0061]
    Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Gegenstand, insbesondere aus Metall und/oder Glas, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Beschichtung aus einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung aufweist. The present invention further relates to an article, in particular of metal and / or glass, which is characterized in that it comprises a coating of a coating composition according to the invention.
  • [0062] [0062]
    Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zur Beschichtung von Metall- oder Glassubstraten. The present invention further relates to a use of a coating composition according to the invention for the coating of metal or glass substrates.
  • [0063] [0063]
    Bei der erfindungsgemäßen Verwendung enthält die Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise zusätzlich mikroskaliges SiO 2 - oder Keramikpulver als Mattierungszusatz. In the inventive use, the coating composition preferably also contains microscale SiO 2 - or ceramic powder as Mattierungszusatz.
  • [0064] [0064]
    Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung als glättende Beschichtung einer strukturierten metallischen oder glasartigen Oberfläche verwendet. Advantageously, the coating composition of the invention is used as smoothing coating a structured metallic or glass-like surface.
  • [0065] [0065]
    Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung als optisch neutrale Beschichtung einer metallischen oder glasartigen Oberfläche verwendet. Advantageously, the present coating composition is used as the optically neutral coating of a metallic or glass-like surface.
  • [0066] [0066]
    Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung als Schmutz-abweisende, reibungsmindernde, kratzfeste und/oder abriebfeste Beschichtung (Antihaft- und tribologische Wirkung) verwendet. Advantageously, the present coating composition is used as a soil-repellent, anti-friction, scratch-resistant and / or abrasion resistant coating (non-stick and tribological effect).
  • [0067] [0067]
    Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims. Hierbei können die jeweili gen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Here, the jeweili gen features on their own or in groups can be implemented in combination. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. The ways to solve the problem are not limited to the embodiments. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle – nicht genannten – Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle. For example, area information always include all - not mentioned - intermediate values ​​and all conceivable sub-intervals.
  • Ausführungsbeispiele: EXAMPLES
  • Beispiel 1 example 1
  • Herstellung eines Beschichtungssols Preparing a coating sol
  • [0068] [0068]
    Unter Rühren werden 10 g (250 mMol) Siliciumcarbid, 2.4 g (60 mMol) Natriumhydroxid und 5 g (417 mMol) Graphit zu einer Mischung von 67 g (375 mMol) Methyltriethoxysilan und 20 g (96 mMol) Tetraethoxysilan gegeben. While stirring, 10 g (250 mmol) of silicon carbide, 2.4 g (60 mmol) of sodium hydroxide and 5 g (417 mmol) of graphite to a mixture of 67 g (375 mmol) methyltriethoxysilane and 20 g (96 mmol) of tetraethoxysilane were added. Nach Auflösen des Natriumhydroxids wird das Gesamtsystem tropfenweise unter Rühren mit 10 g (556 mMol) Wasser hydrolysiert. After dissolution of the sodium hydroxide, the entire system is treated dropwise with stirring with 10 g (556 mmol) is hydrolyzed water.
  • Beispiel 2 example 2
  • Herstellung eines Beschichtungssols Preparing a coating sol
  • [0069] [0069]
    Beispiel 1 wird mit 3.36 g (60 mMol) Kaliumhydroxid (oder entsprechend 60 mMol eines anderen Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxids bzw. Bor-/Aluminium-alkoholats; auch Mischungen) durchgeführt. Example 1 3.36 g (aluminum alcoholate or corresponding to 60 mmol of another alkali metal or alkaline earth metal or boron /; mixtures) (60 mmol) of potassium hydroxide performed.
  • Beispiel 3 example 3
  • Herstellung einer Hochtemperatur-Antihaftschicht mit tribologischen Eigenschaften Producing a high-temperature anti-adhesive layer with tribological properties
  • [0070] [0070]
    Gereinigte Metalle und Gläser werden mit den beschriebenen Solen beschichtet (üblicherweise Tauchen oder Sprühen) und bei 80°C getrocknet. Purified metals and glasses are coated with the described sols (typically dipping or spraying) and dried at 80 ° C. Anschließend werden die Schichten unter Schutzgas (Stickstoff, Argon) bei bis zu 1000°C (vorzugsweise 600°C–800°C) verdichtet. Subsequently, the layers under protective gas (nitrogen, argon) at up to 1000 ° C (preferably 600 ° C-800 ° C) condenses. Hierzu wird der mit den beschichteten Substraten bestückte Ofen aufgeheizt und bei der gewünschten Endtemperatur 1 h belassen. To this end, the fitted with the coated substrates furnace is heated and maintained at the desired final temperature h. 1
  • [0071] [0071]
    Nach Abkühlung im Ofen erhält man 2 μm bis 10 μm (je nach Nassfilmstärke) dicke Schichten, die aufgrund der glasartigen Matrix einen hervorragenden Korrosions- und Verschleißschutz aufweisen und zusätzlich auch bei hohen Temperaturen (bis 1000°C, vorzugsweise 600°C bis 800°C) antiadhäsive bzw. tribologische Eigenschaften besitzen. After cooling in the furnace to obtain 2 microns to 10 microns thick (depending on wet film thickness) layers, which, due to the glassy matrix an excellent corrosion and wear protection, and in addition even at high temperatures (up to 1000 ° C, preferably 600 ° C to 800 ° C) anti-adhesive or tribological properties.
  • [0072] [0072]
    Es zeigte sich, dass Temperaturstabilität bis mindestens 800°C gegeben ist, der Korrosionsschutz nach DIN 50021 SS der Basismatrix weiterhin unvermindert besteht, Kontaktwinkel gegen Wasser von über 90 ° erzielt wurden und zusätzlich durch den Einbau von z. It was found that thermal stability is given to at least 800 ° C, the corrosion protection according to DIN the base matrix persists unabated 50021 SS, contact angle against water of more than 90 ° has been achieved, and in addition by the incorporation of z. B. Siliciumcarbid Gleiteigenschaften inkorporiert wurden. As silicon carbide sliding properties were incorporated.
  • [0073] [0073]
    Der Vorteil der Erfindung ist daher ua die Kombination von Hochtemperatur-Korrosions- und Verschleißschutz mit antiadhäsiven bzw. tribologischen Eigenschaften. The advantage of the invention is therefore, inter alia, the combination of high temperature corrosion and wear protection with anti-adhesive or tribological properties.
  • [0074] [0074]
    Des weiteren kann durch die Wahl des Graphitgehalts die elektrische Leitfähigkeit der ansonsten isolierend wirkenden Beschichtung gezielt eingestellt werden. Furthermore, the electrical conductivity of the otherwise insulating effect coating may be selectively adjusted by the choice of graphite content.
  • [0075] [0075]
    Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. The embodiments are shown schematically in the figures. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeich nen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Like reference numerals in the individual figures designated NEN identical or functionally identical or corresponding elements in terms of their functions. Im Einzelnen zeigt: Specifically:
  • [0076] [0076]
    1 1 NaSi auf Stahl nach Verdichtung bei 600°C (oben) und 800°C (unten) unter Stickstoff; NaSi on steel after compaction at 600 ° C (top) and 800 ° C (bottom), under nitrogen;
  • [0077] [0077]
    2 2 SuSol auf Stahl nach Verdichtung bei 600°C (oben) und 800°C (unten) unter Stickstoff; Susol on steel after compaction at 600 ° C (top) and 800 ° C (bottom), under nitrogen;
  • [0078] [0078]
    3 3 SuSol auf Glas nach Verdichtung bei 600°C (oben) und 800°C (unten) unter Stickstoff; Susol on glass after compaction at 600 ° C (top) and 800 ° C (bottom), under nitrogen;
  • [0079] [0079]
    4 4 Balkendiagramm Verhältnis Kontaktwinkel versus Temperatur. Bar Chart ratio contact angle versus temperature.
  • [0080] [0080]
    Im einzelnen wurden die lichtmikroskopisches Unterschiede SuSol ↔ NaSi untersucht. Specifically, the light-microscopic differences Susol ↔ NaSi were examined. Es wurde eine herkömmliche NaSi-Schicht ( It has been a conventional NaSi layer ( DE 19714949 A1 DE 19714949 A1 ) auf Stahl (1.4301) lichtmikroskopisch untersucht. examined) by light microscopy on steel (1.4301). Die in den Figuren gezeigten Aufnahmen sind die Aufnahmen bei 5facher Vergrößerung am Objektiv abgebildet (s. The pictures shown in the figures are the images displayed at 5x magnification at the objective (s. 1 1 ). ).
  • [0081] [0081]
    Wie zu erkennen ist, zeigt As can be seen, shows 1 1 die NaSi-Matrix nach einer thermischen Behandlung von 600°C und langsamem Abkühlen im Ofen ein Netzwerk von feinen Rissen, die nach einer Verdichtung bei 800°C noch weit deutlicher zu erkennen sind (Rissverbreiterung, vermutlich durch Ausbrennen der Restorganik und fehlende Kompensation des Schrumpfes). the NaSi matrix after a thermal treatment of 600 ° C and slow cooling in the furnace a network of fine cracks, which can be recognized far more apparent after compression at 800 ° C (crack enlargement, presumably by burnout of the residual organics and lack of compensation of the shrinkage ). Zusätzlich ist die Oberfläche fleckig, sehr spröde, abrasiv nicht mehr belastbar und durch fehlende Restorganik ohne Antihaft-Wirkung. In addition, the surface is stained, very brittle, abrasive no longer resilient and by a lack of residual organics without non-stick effect.
  • [0082] [0082]
    Zum Vergleich hierzu sind die entsprechenden Aufnahmen des Su-Sol auf Stahl bei gleichen Beschichtungs-, Verdichtungs- und Vergrößerungsparametern abgebildet (s. For comparison, the corresponding receptacles in the Su-Sol are mapped to steel at the same coating, compression and magnification parameters (s. 2 2 ). ).
  • [0083] [0083]
    Man erkennt eine homogene amorphe Matrix, die im Gegensatz zum NaSi auch bei 800°C völlig defektfrei ist. One recognizes a homogeneous amorphous matrix which is completely defect-free, in contrast to NaSi also at 800 ° C. Dasselbe Erschei nungsbild ist auch bei Beschichtung von Glas mit SuSol zu beobachten (s. The same is Erschei ance also observed for coating glass with Susol (s. 3 3 ). ).
  • [0084] [0084]
    4 4 gibt die Verhältnisse wieder, die beim Auftrag der Kontaktwinkeln versus der Temperatur für unterschiedliche Beschichtungszusammensetzungen gemessen wurden. are describe the conditions that were measured during application of the contact angles versus temperature for different coating compositions. Es zeigt sich, dass insbesondere die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen hier besonders gute Eigenschaften aufwiesen. It turns out that especially coating compositions of the invention had particularly good properties here.
  • [0085] [0085]
    Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch den Einbau von Graphit und insbesondere SiC in das glasartige Netzwerk eine thermisch wesentlich stabilere Matrix synthetisiert wurde, die neben den hier dokumentierten Vorteilen auch zusätzlich die in der Patentanmeldung genannten Eigenschaften aufweist (Hochtemperatur-Korrosions- und Verschleißschutz mit antiadhäsiven bzw. tribologischen Eigenschaften), da bei Temperaturen von 600°C und darüber die Matrix nicht zerstört wird. In summary, it can be said that a thermally significantly more stable matrix was synthesized by the incorporation of graphite and in particular SiC in the vitreous network, which in addition to the documented here advantages in addition those mentioned in the patent application properties (high-temperature corrosion and wear protection with anti-adhesive or tribological properties), there is not destroyed at temperatures of 600 ° C and above the matrix.
  • [0086] [0086]
    Es sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele verwirklichbar. There are numerous variations and modifications of the described embodiments to realize.
  • [0087] [0087]
    Die nachfolgenden Tabellen geben die Verhältnisse in ausgewählten Modelsystemen wieder: Tabelle 1: Kontaktwinkel und Widerstände der SuSol-Variationen (auf Edelstahl) (gerundete Mittelwerte aus 3 Einzelmessungen) The following tables describe the conditions in selected model systems: TABLE 1: contact angle and resistance of Susol Variations (on stainless steel) (rounded average values ​​from three individual measurements)
    Temperatur, Atmosphäre [kΩ] Temperature, atmosphere [kΩ] Partikel particle Winkel H 2 O Angle H 2 O Widerst. Resistor. [kΩ] [KΩ] Bemerkungen Remarks
    400°C, N 2 400 ° C, N 2 10 Gew.% Graphit 10 wt.% Of graphite 79° 79 ° 2 2
    5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 75° 75 ° 35 35
    2 Gew.% Graphit 2 wt.% Of graphite 72° 72 ° 15.000 15,000
    500°C, N 2 500 ° C, N 2 10 Gew.% Graphit 10 wt.% Of graphite 75° 75 ° 1,5 1.5
    5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 73° 73 ° 25 25
    2 Gew.% Graphit 2 wt.% Of graphite 71° 71 ° 10.000 10,000
    600°C, N 2 600 ° C, N 2 10 Gew.% Graphit 10 wt.% Of graphite 64° 64 ° 0,6 0.6
    5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 55° 55 ° 1,5 1.5
    2 Gew.% Graphit 2 wt.% Of graphite 46° 46 ° 12 12
    400°C, N 2 400 ° C, N 2 10 Gew.% MOS 2 10 wt.% MOS 2 86° 86 ° > 20.000 > 20,000
    5 Gew.% MOS 2 5 wt.% MOS 2 78° 78 ° > 20.000 > 20,000
    2 Gew.% MoS 2 2 wt.% MoS 2 72° 72 ° > 20.000 > 20,000
    500°C, N 2 500 ° C, N 2 10 Gew.% MoS 2 10 wt.% MoS 2 85° 85 ° > 20.000 > 20,000
    5 Gew.% MoS 2 5 wt.% MoS 2 77° 77 ° > 20.000 > 20,000
    2 Gew.% MoS 2 2 wt.% MoS 2 72° 72 ° > 20.000 > 20,000
    600°C, N 2 600 ° C, N 2 10 Gew.% MoS 2 10 wt.% MoS 2 45° 45 ° 3.000 3000
    5 Gew.% MoS 2 5 wt.% MoS 2 41° 41 ° 7.000 7000
    2 Gew.% MOS 2 2 wt.% MOS 2 36° 36 ° > 20.000 > 20,000
    400°C, N 2 400 ° C, N 2 10 Gew.% SiC Wt 10th% SiC 84° 84 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    5 Gew.% SiC 5 wt.% SiC 75° 75 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    2 Gew.% SiC 2 wt.% SiC 69° 69 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    500°C, N 2 500 ° C, N 2 10 Gew.% SiC Wt 10th% SiC 75° 75 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    5 Gew.% SiC 5 wt.% SiC 73° 73 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    2 Gew.% SiC 2 wt.% SiC 72° 72 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    600°C, N 2 600 ° C, N 2 10 Gew.% SiC Wt 10th% SiC 44° 44 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    5 Gew.% SiC 5 wt.% SiC 40° 40 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    2 Gew.% SiC 2 wt.% SiC 38° 38 ° > 20.000 > 20,000 Rau Rough
    400°C, N 2 400 ° C, N 2 72° 72 ° > 20.000 > 20,000
    500°C, N 2 500 ° C, N 2 66° 66 ° > 20.000 > 20,000
    600°C, N2 600 ° C, N2 35° 35 ° > 20.000 > 20,000
    Tabelle 2: Kontaktwinkel und Widerstände der SuSol-Variationen (auf Edelstahl) (gerundete Mittelwerte aus 3 Einzelmessungen) Table 2: contact angle and resistance of Susol Variations (on stainless steel) (rounded average values ​​from three individual measurements)
    Temperatur, Atmosphäre Temperature, atmosphere Partikel particle Winkel H 2 O Angle H 2 O Widerst. Resistor. [kΩ] [KΩ] Bemerkungen Remarks
    400°C, N 2 400 ° C, N 2 10 Gew.% SiC Wt 10th% SiC 90° 90 ° > 20.000 > 20,000 glatt smooth
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 94° 94 ° 200 200 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    600°C, N 2 600 ° C, N 2 10 Gew.% SiC Wt 10th% SiC 45° 45 ° > 20.000 > 20,000 glatt smooth
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 50° 50 ° 20 20 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    800°C, N 2 800 ° C, N 2 10 Gew.% SiC Wt 10th% SiC < 30° <30 ° > 20.000 > 20,000 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 40° 40 ° 0,1 0.1 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    Tabelle 3: Kontaktwinkel und Widerstände der SuSol-Variationen (auf Glas) (gerundete Mittelwerte aus 3 Einzelmessungen) Table 3: Contact angle and resistances of the Susol variations (on glass) (rounded mean values ​​from 3 individual measurements)
    Temperatur, Atmosphäre Temperature, atmosphere Partikel particle Winkel H 2 O Angle H 2 O Widerst. Resistor. [kΩ] [KΩ] Bemerkungen Remarks
    600°C, N 2 600 ° C, N 2 5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 55° 55 ° 7.000 7000 glatt, schwarz smooth, black
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 50° 50 ° > 20.000 > 20,000 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    800°C, N 2 800 ° C, N 2 5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 35° 35 ° 100 100 glatt, schwarz smooth, black
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 40° 40 ° 150 150 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    600°C, N 2 600 ° C, N 2 35° 35 ° > 20.000 > 20,000
    Tabelle 4: Widerstände der SuSol-Variationen (4-Punkt-Messung) (gerundete Mittelwerte aus 3 Einzelmessungen) Table 4: resistances of the Susol variations (4-point measurement) (rounded mean values ​​from 3 individual measurements)
    Temperatur, Atmosphäre, Substrat Temperature, atmosphere, the substrate Partikel particle Widerst. Resistor. [kΩ] [KΩ] Bemerkungen Remarks
    600°C, N 2 , Glas 600 ° C, N 2, glass 5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 5.000 5000 glatt, schwarz smooth, black
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite > 10.000 > 10,000 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    800°C, N 2 , Glas 800 ° C, N 2, glass 5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 50 50 wellig, schwarz wavy, black
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 150 150 wellig, schwärzlich wavy, blackish
    600°C, N 2 , Edelstahl 600 ° C, N 2, stainless steel 5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 0,00001 0.00001 glatt, schwarz smooth, black
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 0,00001 0.00001 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    800°C, N 2 , Edelstahl 800 ° C, N 2, stainless steel 5 Gew.% Graphit 5 wt.% Of graphite 0,000001 0.000001 glatt, schwarz smooth, black
    10 Gew.% SiC + 5 Gew.% Graphit Wt 10th% wt SiC +. 5% of graphite 0,000001 0.000001 glatt, schwärzlich smooth, blackish
    • Model RT 70, Napson Corporation Model RT 70, Napson Corporation
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0088] [0088]
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Claims (27)

  1. Beschichtungszusammensetzung, insbesondere zur Beschichtung von metallischen oder glasartigen Oberflächen, enthaltend mindestens ein Silikat, mindestens eine Komponente mit Antihafteigenschaften, ausgewählt aus der Gruppe von Graphit, Graphitverbindungen und Metallsulfiden, und mindestens ein Metallcarbid. Coating composition, especially for coating metallic or glass-like surfaces, comprising at least one silicate, at least one component with non-stick properties selected from the group consisting of graphite, graphite compounds, metal sulfides, and at least one metal carbide.
  2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikat erhältlich ist durch ein Verfahren, umfassend die Hydrolyse und Polykondensation eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) A coating composition according to claim 1, characterized in that the silicate is obtainable by a process comprising the hydrolysis and polycondensation of one or more silanes of the general formula (I) R n SiX 4 R n SiX 4 worin die Gruppe X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen sind, die Reste R, gleich oder verschieden voneinander, für Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, und Alkinylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen und Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen und n 0, 1 oder 2 bedeutet, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Silan mit n = 1 oder 2 verwendet wird, oder davon abgeleiteter Oligomere, in Anwesenheit von a) mindestens einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle und gegebenenfalls b) zugesetzten nanoskaligen SiO 2 -Teilchen. wherein the group X, the same or different from each other hydrolyzable groups or hydroxyl groups, the radicals R, equal to or different from each other, hydrogen, alkyl, alkenyl, and alkynyl groups having up to 12 carbon atoms and aryl, aralkyl and alkaryl groups having and n is 0, 1 or 2, with the proviso that at least one silane with n = 1 or 2 is used, or oligomers derived therefrom, in the presence of a) at least one compound from the group of oxides of 6 to 10 carbon atoms, and hydroxides of alkali and alkaline earth and, optionally, b) nanoscaled SiO 2 particles added.
  3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle mindestens ein Oxid bzw. Hydroxid von Li, Na, K, Mg, Ca und/oder Ba umfasst. A coating composition according to claim 2, characterized in that the at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals, at least one oxide or hydroxide of Li, Na, K, Mg, Ca and / or Ba comprises.
  4. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ausgewählt wird. A coating composition according to claim 3, characterized in that the compound is selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide is selected.
  5. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkali- oder Erdalkalimetalloxid bzw. -hydroxid in einer solchen Menge eingesetzt wird, dass das Atomverhältnis Si:Alkali- oder Erdalkalimetall im Bereich von 20:1 bis 7:1, insbesondere 15:1 bis 10:1, liegt. A coating composition according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the alkali or alkaline earth metal oxide is used or hydroxide in an amount such that the atomic ratio Si: alkali metal or alkaline earth metal in the range of 20: 1 to 7: 1, in particular 15: 1 to 10: 1, is located.
  6. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchschnittswert von n in den Ausgangssilanen der allgemeinen Formel (I) 0,2 bis 1,5, insbesondere 0,5 bis 1,0, beträgt. A coating composition according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the average value of n in the starting silanes of the general formula (I) from 0.2 to 1.5, in particular 0.5 to 1.0, is.
  7. Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente mit Antihafteigenschaften Graphit ist und das Metallcarbid Siliciumcarbid ist. A coating composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the component with non-stick properties is graphite and the metal carbide is silicon carbide.
  8. Beschichtungszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein härtbares Beschichtungssol ist. A coating composition according to any one of the preceding claims, characterized in that it is a curable coating sol.
  9. Verfahren zur Beschichtung von metallischen oder glasartigen Oberflächen mit einer glasartigen Schicht, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Beschichtungszusammensetzung, die mindestens ein Silikat, mindestens eine Komponente mit Antihafteigenschaften, ausgewählt aus der Gruppe von Graphit, Graphitverbindungen und Metallsulfiden, und mindestens ein Metallcarbid, enthält, auf die metallische oder glasartige Oberfläche aufbringt und die resultierende Beschichtung thermisch zu einer glasartigen Schicht verdichtet. A process for coating metallic or glass-like surface with a vitreous layer, characterized in that a coating composition which contains at least one silicate, at least one component with non-stick properties selected from the group consisting of graphite, graphite compounds, metal sulfides, and at least one metal carbide, , is applied to the metallic or glass-like surface and compresses the resulting coating thermally to form a vitreous layer.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikat erhältlich ist durch ein Verfahren, umfassend die Hydrolyse und Polykondensation eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) A method according to claim 9, characterized in that the silicate is obtainable by a process comprising the hydrolysis and polycondensation of one or more silanes of the general formula (I) R n SiX 4 R n SiX 4 worin die Gruppe X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen sind, die Reste R, gleich oder verschieden voneinander, für Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl-, und Alkinylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen und Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen und n 0, 1 oder 2 bedeutet, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Silan mit n = 1 oder 2 verwendet wird, oder davon abgeleiteter Oligomere, in Anwesenheit von a) mindestens einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle und gegebenenfalls b) zugesetzten nanoskaligen SiO 2 -Teilchen. wherein the group X, the same or different from each other hydrolyzable groups or hydroxyl groups, the radicals R, equal to or different from each other, hydrogen, alkyl, alkenyl, and alkynyl groups having up to 12 carbon atoms and aryl, aralkyl and alkaryl groups having and n is 0, 1 or 2, with the proviso that at least one silane with n = 1 or 2 is used, or oligomers derived therefrom, in the presence of a) at least one compound from the group of oxides of 6 to 10 carbon atoms, and hydroxides of alkali and alkaline earth and, optionally, b) nanoscaled SiO 2 particles added.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle min destens ein Oxid bzw. Hydroxid von Li, Na, K, Mg, Ca und/oder Ba umfasst. A method according to claim 10, characterized in that the at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals min least comprises an oxide or hydroxide of Li, Na, K, Mg, Ca and / or Ba.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ausgewählt wird. A method according to claim 11, characterized in that the compound is selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide is selected.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkali- oder Erdalkalimetalloxid bzw. -hydroxid in einer solchen Menge eingesetzt wird, dass das Atomverhältnis Si:Alkali- oder Erdalkalimetall im Bereich von 20:1 bis 7:1, insbesondere 15:1 bis 10:1, liegt. A method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the alkali or alkaline earth metal oxide is used or hydroxide in an amount such that the atomic ratio Si: alkali metal or alkaline earth metal in the range of 20: 1 to 7: 1, in particular 15: 1 to 10: 1, is located.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchschnittswert von n in den Ausgangssilanen der allgemeinen Formel (I) 0,2 bis 1,5, insbesondere 0,5 bis 1,0, beträgt. A method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the average value of n in the starting silanes of the general formula (I) from 0.2 to 1.5, in particular 0.5 to 1.0, is.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ausgangssilanen der allgemeinen Formel (I) X für Alkoxy, insbesondere C 1-4 -Alkoxy, steht. A method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that in the starting of the general formula (I) X represents alkoxy, particularly C 1-4 alkoxy.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass X für Methoxy oder Ethoxy steht. A method according to claim 15, characterized in that X is methoxy or ethoxy.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass R für C 1-4 Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl oder Phenyl steht. A method according to any one of claims 10 to 16, characterized in that R represents C 1-4 alkyl, in particular methyl, ethyl or phenyl.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangssilane der allgemeinen Formel (I) (M)ethyltri(m)ethoxysilan und Tetra(m)ethoxysilan in Kombination eingesetzt werden. A method according to any one of claims 10 to 17, characterized in that as starting silanes of general formula (I) (m) ethyltri (m) ethoxy silane and tetra (m) ethoxysilane be used in combination.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der eingesetzten Ausgangssilane der allgemeinen Formel (I) einen fluorierten Rest R aufweist. Method according to one of claims 10 to 18, characterized in that at least one of the starting silanes of general formula (I) employed has a fluorinated radical R.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente mit Antihafteigenschaften Graphit ist und das Metallcarbid Siliciumcarbid ist. A method according to any one of claims 10 to 19, characterized in that the component with non-stick properties is graphite and the metal carbide is silicon carbide.
  21. Sol-Gel-Verfahren zur Beschichtung von, insbesondere metallischen oder glasartigen, Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf die Oberfläche naßchemisch appliziert und verdichtet. Sol-gel process for coating, in particular metallic or glass-like surfaces, characterized in that a wet-chemical applied a coating composition according to any one of claims 1 to 8 to the surface and compacted.
  22. Gegenstand, insbesondere aus Metall und/oder Glas, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Beschichtung aus einer Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist. Object, in particular of metal and / or glass, characterized in that it has a coating of a coating composition according to any one of claims 1 to. 8
  23. Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Beschichtung von Metall- oder Glassubstraten. Use of a coating composition according to any one of claims 1 to 8 for the coating of metal or glass substrates.
  24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung zusätzlich mikroskaliges SiO 2 - oder Keramikpulver als Mattierungszusatz enthält. Use according to claim 23, characterized in that the coating composition additionally microscale SiO 2 - or ceramic powder contains as Mattierungszusatz.
  25. Verwendung nach einem der Ansprüche 23 oder 24 als glättende Beschichtung einer strukturierten metallischen oder glasartigen Oberfläche. Use according to any one of claims 23 or 24 as a smoothing coating a structured metallic or glass-like surface.
  26. Verwendung nach einem der Ansprüche 23 bis 25 als optisch neutrale Beschichtung einer metallischen oder glasartigen Oberfläche. Use according to any one of claims 23 to 25 as an optically neutral coating of a metallic or glass-like surface.
  27. Verwendung nach einem der Ansprüche 23 bis 26 als Schmutz-abweisende, reibungsmindernde, kratzfeste und/oder abriebfeste Beschichtung (Antihaft- und tribologische Wirkung). Use according to any one of claims 23 to 26 as a soil-repellent, anti-friction, scratch-resistant and / or abrasion resistant coating (non-stick and tribological effect).
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